1、 工厂供电课程设计课题：某机械制造厂降压变电所的电气设计系 别： 工学院专 业： 电气工程及其自动化姓 名： 学 号：指导教师： - 2 -目录1. 设计题目 .- 3 -2设计的具体任务与要求 .- 3 -3. 设计依据 .- 3 -3.1 工厂负荷情况 .- 3 -3.2 供电电源条件 .- 4 -3.3 电费制度 .- 4 -3.4 气象资料 .- 4 -4 设计时间 .- 4 -5.负荷计算 .- 4 -5.1 计算公式如下， .- 4 -5.2 无功功率补偿 .- 5 -5.3 主变压器的选择 .- 6 -6. 变电所位置和型式的选择 .- 7 -7. 短路电流的计算 .- 9 -8
2、. 电所的一次设备的选择校验 .- 9 -8.1 对于高压设备器件的校验 .- 10 -8.2 主要设备的选择校验 .- 11 -8.3 导线与电缆的选择与校验 .- 12 -9.小结 .- 12 -10.参考文献： .- 12 - 3 -1. 设计题目Xxx 机械制造厂降压变电所得设计。2设计的具体任务与要求1 车间的负荷计算及无功补偿2 确定车间变电所的地址和形式3 确定车间变电所主变压器形式、容量而后数量及主接线方案4 短路计算，并选择一次设备3. 设计依据3.1 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 2500h，日最大负荷持续时间为 5h。该厂除铸造车间、电镀车间、
3、锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380v。电气照明及家用电器均属于单相，额定电压为 220v。本厂的负荷统计资料如表 1 所示表 1 工厂负荷统计资料厂房编号 厂房名称负荷类型设备容量(Pe)/KW 需要系数 Kd 功率因数动力 235 0.30.4 0.650.71 铸造车间照明 8 0.70.9 1动力 350 0.20.3 0.600.652 金工车间照明 8 0.70.9 1动力 350 0.250.35 0.600.653 工具车间照明 1 0.70.9 1动力 275 0.40.6 0.70.84 电镀车间照明 10 0.70.9 1动力
4、 165 0.30.4 0.650.755 装配车间照明 7 0.70.9 1动力 70 0.60.8 0.70.86 锅炉房照明 1 0.70.9 1动力 12 0.30.4 0.80.97 仓库照明 1 0.70.9 1- 4 -3.2 供电电源条件本厂可由附近一条 10Kv 的公共电源干线取得工作电源。线距为 1.5m；干线首端距离本厂 5Km。干线首端装设的高压断路器断流容量为 500MVA。次断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s。3.3 电费制度与当地供电部门达成协议，每月基本电费按主变压器容量计为 15 元/KVA，动力电费为 0.
5、2 元/kW.h,照明电费为 0.5 元/kW.h。工厂最大负荷时功率因数不低于 0.9。3.4 气象资料年平均气温 18.6，无霜期 337 天，年降雨量 815.8 毫米，年均日照时数 2234小时。4 设计时间2010 年 12 月5.负荷计算5.1 计算公式如下，有功计算负荷：P 30=Kd*Pe 无功计算负荷：Q 30=P30*tan视在计算负荷：S 30=P c2+Qc2计算电流：I c=Sc/3*U N- 5 -各厂房生活区的负荷计算如表 2 所示表 2：负荷计算厂房编号厂房名称负荷类型设备容量(Pe)/KW需要系数 Kd功率因数 tanP30(kW)Q30(k*var)S30(
6、KVA)I30(KA)动力 235 0.3 0.65 1.17 70.5 82.485 108.511 铸造车间 照明 8 0.7 1 0 5.6 0 5.6 动力 350 0.2 0.6 1.33 70 93.1 116.48 2 金工车间 照明 8 0.7 1 0 5.6 0 5.6 动力 350 0.25 0.6 1.33 87.5 116.38 145.6 3 工具车间 照明 0 0.7 1 0 0 0 0 动力 275 0.4 0.7 1.02 110 112.2 157.13 4 电镀车间 照明 10 0.7 1 0 7 0 7 动力 165 0.3 0.65 1.17 49.5
7、57.915 76.187 5 装配车间 照明 7 0.7 1 0 4.9 0 4.9 动力 70 0.6 0.7 1.02 42 42.84 59.994 6 锅炉房照明 1 0.7 1 0 0.7 0 0.7 动力 12 0.3 0.8 0.75 3.6 2.7 4.5 7 仓库照明 1 0.7 1 0 0.7 0 0.7 8 合计 0.66 457.6 507.62 692.901 1.0525.2 无功功率补偿由于低压侧最大负荷时的功率因数低于电厂要求的 0.9，故需采用无功功率补偿。考虑到变压器自身无功损耗远大于有功损耗，所以这里补偿后的功率因数取 0.92。已知 补偿前 cos1=
8、0.66;补偿后 cos2=0. 92低压侧需装设的并联电容器容量为：Q30=P30(tanarccos0.66-tanarccos0.92)kvar=457.6*0.712=325.811 kvar取 Q30=350 kvar补偿后的变压器容量和功率因数：S30（2） =457.6 2+(507.62-350)2=483.986kvA因此变压器容量可选为 500kvA。变压器的功率损耗为:- 6 -P=0.015 S （30）2 =0.015*483.986=7.3kwQ=0.06 S （30）2 =0.06*483.986=29kvA变压器高压侧的计算负荷为 P30=Pc+P= 457.6
9、+7.3=464.9kwQ30=( Qc- Qcc)+Q= （507.62- 325.811）= 211kvarS30=P 302+Q302= 510.542cos2= P30/ S30=0.91满足设计要求。可见，补偿前车间变电所变压器容量应选 700kvA，补偿后选 500kvA 即满足要求表 3 补偿功率计算对照表：无功功率补偿 Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA 功率因数补偿前 457.6 507.62 692.901 0.66补偿 350补偿后 464.9 211 510.542 0.915.3 主变压器的选择根据工厂符合性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有以下两种方案：
10、5.3.1 装设单台主变压器 其额定容量 Sn 应满足全部用电设备的计算负荷 Sc，考虑留有一定的容量裕度 ，并考虑变压器的经济运行，即Sn(1.151.4)S 30=(587-714)kvA于是可选择一台容量为 800KVA 的变压器，型号为 S9-800/10 型低损耗配电变压器，备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。5.3.2 装设两台主变压器 装有两台主变压器时，任一台变压器单独运行需满足总计算负荷的60%70%的要求，即Sn=(0.60.7)*S30=415.7406485.0307kva已知二级负荷的计算负荷S=338.934kva 没有一级负荷 满足SnS (2)= 33
11、8.934kva于是可选两台容量均为 500KVA 的变压器，具体型号为 S9-500/10。备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。- 7 -对主变压器台数的选择方案，通过表 5 对比从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于两台主变的方案，且大多数为三级负荷，二级负荷较少，因此决定采用装设一台主变的方案.注：表 5 见下页表 5 两种主结构方案的比较比较项目 装设一台主变压器的方案 装设两台主变压器 的方案供电安全性 满足要求 满足要求供电可靠性 基本满足要求 满足要求供电质量 由于一台主变，电压损耗
12、率略大 由于两台主变并列， 电压损耗略小灵活方便性 灵活性稍差 灵活性较好技术指导扩建适应性 稍差 略好查表得 S9-800 单价 9.11万元，变压器综合S9-500 单价 6.33万元，两台变压器综合投资综合投资约为 2X6.33=12.66 万元，比一台多投资变压器综合投资9.11 万元 3.55 万元经 查表得 GG-1A(F)型柜按每台 3.5 万元计，查采用 6 台 GG-1A(F)型柜，其综合投资额约为济 表得其综合投资按设备 1.5 万计因此综合投资6X1.5X3.5=31.5 万元比一台主变多投资指高压开关柜综合投资约为 4X1.5X3.5=21 万元 10.5 万元标 参表
13、计算主变和开关柜折 旧和维修管理费每主变和开关柜折旧和维修管理费每年7.067变压器和开关柜年运行费 年 4.893 万元 万元比一台主变多投资 2.174 万元按 800/KVA 计，贴费为1000X0.08 万元 贴费=100.8 万元，比一台主变多交交供电部门一次性供电贴费 共 80 万元 20.8 万元6. 变电所位置和型式的选择1 变电所的地址选择因该根据下列要求经技术，经济比较后确定。- 8 -(1)接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备搬运方便(2)不因设在又剧烈震动或高温，多尘，腐蚀性气体，积水等的场所(3)不应设在有，爆炸危险及相近的地方，并应设法远离（4）其他不能设设的
14、原因和地方变电所的位置选择应考虑设备运输方便尽量靠近负荷中心，接近电源侧等方面，进出线方便、设备运输方便，应避免有剧振动或高温、有污染源、经常积水或漏水、易燃易爆等区域。可根据上述要求，经技术经济比较后确定最佳地点。本设计中选择位置如下图标为 A 的圆圈位置所示：2 因为工厂主要是三级负载且考虑到经济因素，故选择单母线接线方式单母线接线方式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。如下图所示- 9 -7. 短路电流的计算基准电流 cddUSI3基准电压 dddSIX2三相短路电流周期分量有效值 XIkk /)3()3(三相短路容量的计算公式 IUSddc/绘制计算电路图： - 10
15、 -图 4-1 计算电路确定基准值 设 Sd=100MVA，Ud=Uo ，即高压侧 Ud1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV，则 1015.33.SdI kAU24.0.Id8. 电所的一次设备的选择校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外） 、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防
16、火、防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压、电流、频率（一般为 50Hz）等的要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑其断流能力。8.1 对于高压设备器件的校验8.1.1 高压设备器件的校验项目表 5-1 高压设备器件的校验项目短路电流校验电器设备名称 电压/kV 电流/A 断流能力 /kA短流能力 热稳定度真空断路器 旋转式隔离开关 高压熔断器 电流互感器 电压互感器 选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电压应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电电流和流校验按三相短路稳态短路发热假象时间校验
